CN104148405B - 中厚板展宽阶段的板型控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种中厚板展宽阶段的板型控制方法,所述中厚板展宽阶段的板型控制方法包括:展宽最后一道次采用狗骨轧制,沿宽度方向,将钢板轧制成狗骨形状,所述狗骨轧制具体为:在轧制速度恒定的前提下,按照线性的规律控制钢板的头部和尾部的厚度,使得钢板的狗骨形状包括:矩形主体、位于所述矩形主体头部的头部狗骨和位于矩形主体尾部的尾部狗骨,所述头部狗骨和尾部狗骨均连接在所述矩形主体上;所述头部狗骨和尾部狗骨均为直角三角形,并且所述头部狗骨和尾部狗骨形状相同并沿钢板宽度方向的中线对称。本发明提高了中厚板展宽阶段的板型控制精度,从而最终改善钢板头尾部圆头形状。
Description
技术领域
本发明涉及轧钢领域,具体而言,涉及一种中厚板的轧制方法,尤其是中厚板展宽阶段的板型控制方法。
背景技术
中厚板轧机使用平面形状控制系统的目的是改善产品的矩形度,减小轧件切头尾和切边损失量,最终达到提高成材率的目的。
为了实现钢板平面形状控制,展宽最后一道次必须将钢板轧制成头尾厚中间薄(或者中间厚两头薄)的狗骨形状,即采用狗骨轧制。否则,以矩形形状进行轧制,其结果则为成品为边部圆头,腰部鼓肚的形状。
为了实现狗骨轧制,需要采用AGC(液压压下自动控制)系统才能根据设定的数据进行轧辊压下位置的控制,达到提高钢板矩形化的目的,因此数学模型的开发是实现平面形状控制的关键点。而数学模型需要根据轧制钢板坯料,轧制成品的实际情况,以及设备的能力进行设置。同时数学模型为了满足实际生产需要,必须具有较高的计算速度与精度。虽然目前,已经对平面形状的预测模型和控制模型进行了大量的研究,通过理论推导得到的模型虽然具有较高精度,但由于狗骨厚度变化量在厚度发生变化的长度区间内与长度成复杂的函数关系,如果按照现有的理论模型进行在线控制,既增加了控制的难度,也无法保证控制的精度。
发明内容
本发明提供一种中厚板展宽阶段的板型控制方法,以解决现有的板型控制模型不准确的问题。
为此,本发明提出一种中厚板展宽阶段的板型控制方法,所述中厚板展宽阶段的板型控制方法包括:展宽最后一道次采用狗骨轧制,沿宽度方向,将钢板轧制成狗骨形状,所述狗骨轧制具体为:
保持轧制速度恒定,按照线性的规律控制钢板的头部和尾部的厚度,使得钢板的狗骨形状包括:矩形主体、位于所述矩形主体头部的头部狗骨和位于矩形主体尾部的尾部狗骨,所述头部狗骨和尾部狗骨均连接在所述矩形主体上;
所述头部狗骨和尾部狗骨均为直角三角形。
进一步的,所述头部狗骨和尾部狗骨形状相同并沿钢板宽度方向的中线对称,以实现简化处理。
进一步的,头部狗骨的直角三角形的尺寸为:
MASLength=kx0,k大于等于4,小于等于6;
MASHeight=2×A2×h/L;A2是指钢板圆头的形状函数中,圆头的最大值或者说,A2是最大的圆头值;x0是指钢板圆头的形状函数中,对应二分之一A2处的钢板宽度方向的坐标;
其中,x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18,x0的单位可以为mm,
A2=-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424,A2的单位可以为mm,
MASLength—头部狗骨长度或直角三角形的长度,
MASHeight——头部狗骨高度或直角三角形的高度,
L——展宽轧制前的钢板长度,
h——展宽轧制完成后钢板厚度,
Rl——钢板伸长比,展宽轧制前钢板长度/展宽轧制完成后钢板长度,
Rb——钢板展宽比,展宽轧制完成后钢板宽度/坯料宽度。
进一步的,k=5。
进一步的,使用钢板的材质为Q235B进行展宽轧制,展宽轧制前,钢板长度L=2668mm,展宽轧制完成后钢板厚度h=16,钢板伸长比Rl=7.59,钢板展宽比Rb=1.73,x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+7.59-0.43+(7.59/1.73)2.18=85.54,
A2=-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424,
=-290+0.68×(7.59)1.414+249×(7.59/1.73)0.424=188.06,
则:MASLength=5x0=5×85.54=428,
MASHeight=2×A2×h/L=2×188.06×16/2668=2.25。
进一步的,使用钢板的材质为Q345B进行展宽轧制,展宽轧制前钢板长度L=2683mm,成品钢板厚度h=25,钢板伸长比Rl=6.39,钢板展宽比Rb=1.31,则:
x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+6.39-0。43+(6.39/1.31)2.18=91.83
A2=0.85×(-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424)
=0.85×(-290+0.68×(6.39)1.414+249×(6.39/1.31)0.424)=174.85
则:MASLength5x0=5×91.83=459
MASHeight=2×A2×h/L=2×174.85×25/2683=1.77。
进一步的,使用钢板的材质为SS400进行展宽轧制,展宽轧制前钢板长度L=2683mm,成品钢板厚度h=25,钢板伸长比Rl=6.39,钢板展宽比Rb=1.31,则:
x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+6.39-0。43+(6.39/1.31)2.18=91.83
A2=0.85×(-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424)
=0.85×(-290+0.68×(6.39)1.414+249×(6.39/1.31)0.424)=174.85
则:MASLength=5x0=5×91.83=459
MASHeight=2×A2×h/L=2×174.85×25/2683=1.77。
进一步的,使用钢板的材质为Q235B进行展宽轧制,展宽轧制前,L=2320mm,成品钢板厚度h=12,钢板伸长比Rl=9.63,钢板展宽比Rb=1.73,则:
x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+9.63-0.43+(9.63/1.73)2.18=102.58
A2=-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424
=-290+0.68×(9.63)1.414+249×(9.63/1.73)0.424=242.34
则:MASLength5x0=5×102.58=513
MASHeight=2×A2×h/L=2×242.34×12/2320=2.51
所述中厚板展宽阶段的板型控制方法采用厚度自动控制系统控制液压的压下,所述狗骨量自动设定模型计算时间为0.001s,液压压下的反应速度为20mm/s。
进一步的,所述中厚板展宽阶段的轧制速度为15r/min。该轧制速度与本发明采用的狗骨模型以及狗骨量(狗骨高度和长度)自动设定模型计算时间为0.001s相匹配,能够保证产品的顺利轧制。
为了补偿钢板头尾部的圆头以及腰部的鼓肚,在假设钢板厚度均匀的前提下,在MAS(宽边或狗骨)过程中,钢板的厚度按理论设计为按照逻辑曲线(逻辑曲线是钢板头尾部的圆头以及钢板腰部的鼓肚的形状函数曲线)进行变化,即油缸必须按照逻辑曲线进行油柱长度的控制,但这样使得AGC(液压压下自动控制系统)的不错速率不断发生变化,造成控制难度的增加,另外,由于按照逻辑曲线进行控制,下位机必须按照逻辑曲线的规律进行厚度计算,使得计算的速度变慢,不利于实际的控制。
为了既使得轧制后的成品能够用狗骨补偿钢板头尾部的圆头以及腰部的鼓肚,本发明根据钢板头尾部的圆头以及腰部的鼓肚的逻辑曲线,对传统的平面控制模型进一步改进,将复杂的头尾部的圆头以及腰部的鼓肚的形状函数曲线设定为线性函数,即将复杂的头尾部的圆头以及腰部的鼓肚的形状还原为直角三角形的狗骨形状,或者将现有的复杂的狗骨形状改进为直角三角形的狗骨形状,这样,解决了将平面形状控制系统理论计算模型线性化的问题,并成功的应用于实际生产,由于油缸按照线性函数进行控制压下,减小AGC(厚度自动控制系统)的控制难度,提高运算精度,将狗骨变化过程线性化,减小AGC控制难度,提高运算速度。这样,在实际轧制过程中,油缸根据钢坯的位置,在轧制速度恒定的前提下,按照线性的规律控制钢板的厚度,保证轧制出狗骨形状,而且模型运算时间快达0.001s,成功的满足了在线使用的要求,减少了控制系统的出错率,增加了控制系统的稳定性。
另外,本发明减少了圆头尺寸,提高了产品的成材率。
附图说明
图1为根据本发明实施例的狗骨的形状示意图;
图2为根据本发明实施例的钢板圆头的形状函数曲线。
附图标号说明:
1钢板11头部狗骨13尾部狗骨110直角三角形的斜边111直角三角形的长度边113直角三角形的高度边
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
展宽MAS(宽边)轧制过程中,根据体积不变的原理,忽略伸长轧制过程的自由宽展,假设钢板头尾圆头大小一致,选取展宽轧制过程沿钢板宽度方向y处一个微小单元的宽度为Δy,假设该部分厚度增量为Δh(y)则:
Δh(y)×Δy×L=2×Lcp(y)×Δy×h(y)(4)
其中:L——展宽轧制后钢坯长度;
Lcp(y)——钢板宽度方向y处边部形状函数,满足逻辑曲线或者钢板圆头的形状函数
h(y)——沿钢板宽度方向y处坯料厚度;
为了求解Δh(y),根据钢板沿宽度方向的厚度函数以及钢板圆头的形状函数,求解式(4)可以得到展宽轧制过程中未补偿钢板头尾圆头所需要的厚度增量函数。但是根据传统的板型控制模型,Δh(y)是一个非常复杂的函数,不利于实际的液压控制,控制系统的计算时间长,反应速度慢。
本发明通过对轧制终了的钢板平面形状定量地测量与分析找出钢板圆头的形状函数,根据钢板圆头的形状函数(也称为逻辑函数)转化为不良形状部分相对应的体积,然后根据体积转换原理,可以得到需要弥补钢板头部,使得钢板头部平直所需要的沿钢板宽度方向厚度的不均匀变化量,在考虑AGC控制的控制精度以及控制过程的情况下,通过线性化的处理方法,将钢板头部形状函数线性化,得到了本发明的狗骨形状进行轧制。
钢板如果采用矩形轧制,得出的钢板的形状则为圆头,本发明经过对轧制终了的钢板平面形状定量地测量与分析,采用拟回归方式得到如图2所示的钢板的圆头的形状函数(或逻辑曲线、逻辑函数)为:
y=A2+(A1-A2)/(1+(x/x0)p)(1)
其中,展宽阶段,y为钢板圆头的数值,A2为钢板圆头的最大值,或者为最大的圆头值,A1为钢板圆头中初始位置处数值,初始位置处A1=0,x为垂直y方向的坐标,即为钢板沿长度方向的坐标,x0为钢板圆头中沿宽度方向的数值为A2的一半时所对应的钢板沿长度方向的坐标值,p为函数形状参数,决定逻辑函数的形状,根据本申请的具体情况,p取值例如为1.5。
公式(1)为钢板的圆头形状函数或逻辑曲线,另外,本发明又线性化了狗骨模型,得到:
MASLength=kx0(2)
MASHeight=2×A2×h/L(3)
公式(2)和公式(3)为狗骨尺寸的计算模型,这两个公式是根据展宽阶段的钢板伸长比、钢板展宽比以及板坯的尺寸等各种参数通过拟回归等方式得来的。
在公式(1)的基础上,采用公式(2)和公式(3)就可以得到狗骨的具体尺寸,如图1所示,展宽最后一道次钢板的狗骨形状为矩形主体10、位于所述矩形主体10头部的头部狗骨11和位于矩形主体尾部的尾部狗骨13,头部狗骨和尾部狗骨形状相同并沿钢板宽度方向的中线对称。以头部狗骨11为例,头部狗骨11为直角三角形,头部狗骨11的直角三角形的包括:直角三角形的长度边11、直角三角形的高度边113、以及直角三角形的斜边110,其中,MASLength为狗骨长度或直角三角形的长度边11的长度。MASHeight为狗骨高度或直角三角形的高度边113的高度。
公式(2)中,本发明取值为k大于等于4,小于等于6,优选为k=5,这是根据展宽阶段的钢板伸长比、钢板展宽比以及板坯的尺寸等各种参数通过拟回归等方式得来的。本发明通过上述将狗骨形状转化为直角三角形的形状,既充分考虑到钢板头部不良形状部分的变形,符合钢板头部不良形状部分的变形原理,又对上述变形反演、回归出线性狗骨形状,使得本发明的直角三角形的狗骨不但充分接近弥补钢板头部不良形状部分的变形所需的理想状态的狗骨,而且相对于理想状态的狗骨,本发明更能方便计算,方便液压压下。
除了另有说明外,本发明各实施例中涉及钢板的各项尺寸单位均为mm。
实施例1:
本实例使用Q235B的材质,坯料尺寸220mm×1260mm×2547mm轧制成品为16mm×2100mm×21000mm钢板。轧辊辊径为860-920mm。
1)使用本发明的模型计算得到的狗骨数据过程为:
计算过程如下
①坯料数据信息(其中涉及钢板的各项尺寸单位均为mm)
坯料规格 | 成品规格 | 展宽轧制前钢板长度 | 展宽比 | 伸长比 |
220×1260×2547 | 16×2100× | 2668 | 1.73 | 7.59 |
其中,展宽轧制前钢板长度例如为定尺轧制后长度,也就是,本发明在展宽轧制前可以进行定尺轧制
②展宽MAS计算过程:
坯料宽度B=1260mm,成品钢板长度L=2668mm(终轧后钢板的长度),轧制完成后成品钢板厚度h=16mm,钢板伸长比Rl=7.59,钢板展宽比Rb=1.73,则:
x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+7.59-0。43+(7.59/1.73)2.18=85.54mm
A2=-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424
=-290+0.68×(7.59)1.414+249×(7.59/1.73)0.424=188.06mm
则:MASLength=5x0=5×85.54=428mm
MASHeight=2×A2×h/L=2×188.06×16/2668=2.25mm
③实际使用的狗骨数据如下表(说明:为了保证数据的直观性,由于MAS高度数值较小,显示的数据为计算得到的数据100倍):
展宽头高为狗骨高度或直角三角形的高度,即为MASHeight
展宽头长为狗骨长度或直角三角形的长度,即为MASLength
展宽头高 | 展宽头长 |
225 | 428 |
2)使用模型计算时间为0.001S;
3)轧制后钢板头部圆头大小为180mm,圆头相对比未使用平面形状控制系统减少幅度达到150mm:
实施例2:
本实例使用Q345B,坯料尺寸220mm×1810mm×2561mm的钢坯轧制成品为25mm×2300mm×17000mm钢板。
1)使用模型计算得到的狗骨数据为:
展宽头高 | 展宽头长 |
213 | 420 |
计算过程如下
①坯料数据信息
坯料规格 | 成品规格 | 展宽轧制前钢板长度 | 展宽比 | 伸长比 |
220×1810×2561 | 25×2300×17000 | 2683 | 1.31 | 6.39 |
②展宽MAS计算过程:
定尺轧制后钢板长度L=2683,轧制完成后成品钢板厚度h=25,钢板伸长比Rl=6.39,钢板展宽比Rb=1.31,则:
x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+6.39-0。43+(6.39/1.31)2.18=91.83
A2=0.85×(-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424)
=0.85×(-290+0.68×(6.39)1.414+249×(6.39/1.31)0.424)=174.85
则:MASLength=5x0=5×91.83=459mm
MASHeight=2×A2×h/L=2×174.85×25/2683=1.77mm
③实际使用的狗骨数据如下表(说明:为了保证数据的直观性,由于MAS高度数值较小,显示的数据为计算得到的数据100倍):
展宽头高 | 展宽头长 |
177 | 459 |
2)使用模型计算时间为0.001S;
3)轧制后钢板头部圆头大小为80mm,圆头相对比未使用平面形状控制系统减少幅度达到90mm:
实施例3:
本实例使用SS400的材质,坯料尺寸220mm×1500mm×2578mm轧制成品为18mm×2100mm×24000mmm钢板。
1)使用模型计算得到的狗骨数据为:
计算过程如下
①坯料数据信息
坯料规格 | 成品规格 | 展宽轧制前钢板长度 | 展宽比 | 伸长比 |
220×1500×2578 | 18×2100×24000 | 2701 | 1.45 | 8.03 |
②展宽MAS计算过程:
定尺轧制后钢板长度L=2701mm,轧制完成后钢板厚度h=18mm,钢板伸长比Rl=8.03,钢板展宽比Rb=1.45,则:
x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+8.03-0。43+(8.03/1.45)2.18=101.9
A2=0.98×(-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424)
=0.98×(-290+0.68×(8.03)1.414+249×(8.03/1.45)0.424)=231.7
则:MASLength=5x0=5×85.51=428mm
MASHeight=2×A2×h/L=2×231.7×18/2701=2.75mm
③实际使用的狗骨数据如下表(说明:为了保证数据的直观性,由于MAS高度数值较小,显示的数据为计算得到的数据100倍):
展宽头高 | 展宽头长 |
275 | 428 |
2)使用模型计算时间为0.001S;
3)轧制后钢板头部圆头大小为120mm,钢板头部形状如下图,圆头相对比未使用平面形状控制系统减少幅度达到150mm:
实施例4:
本实例使用Q235B的材质,坯料尺寸220mm×1260mm×2109mm轧制成品为12mm×2100mm×24000mm钢板。
1)使用模型计算得到的狗骨数据为:
计算过程如下
①坯料数据信息
坯料规格 | 成品规格 | 展宽轧制前钢板长度 | 展宽比 | 伸长比 |
220×1260×2109 | 12×2100×24000 | 2320 | 1.73 | 9.63 |
②展宽MAS计算过程:
定尺轧制后钢板长度L=2320,轧制完成后钢板厚度h=12mm,钢板伸长比Rl=9.63,钢板展宽比Rb=1.73,则:
x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+9.63-0。43+(9.63/1.73)2.18=102.58
A2=-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424
=-290+0.68×(9.63)1.414+249×(9.63/1.73)0.424=242.34
则:MASLength=5x0=5×102.58=513mm
MASHeight=2×A2×h/L=2×242.34×12/2320=2.51mm
③实际使用的狗骨数据如下表(说明:为了保证数据的直观性,由于MAS高度数值较小,显示的数据为计算得到的数据100倍):
展宽头高 | 展宽头长 |
251 | 513 |
2)使用模型计算时间为0.001S;
3)轧制后钢板头部圆头大小为120mm,圆头相对比未使用平面形状控制系统减少幅度达到200mm.
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合,任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种中厚板展宽阶段的板型控制方法,其特征在于,所述中厚板展宽阶段的板型控制方法包括:展宽最后一道次采用狗骨轧制,沿宽度方向,将钢板轧制成狗骨形状,所述狗骨轧制具体为:
保持轧制速度恒定,按照线性的规律控制钢板的头部和尾部的厚度,使得钢板的狗骨形状包括:矩形主体、位于所述矩形主体头部的头部狗骨和位于矩形主体尾部的尾部狗骨,所述头部狗骨和尾部狗骨均连接在所述矩形主体上;
所述头部狗骨和尾部狗骨均为直角三角形;头部狗骨的直角三角形的尺寸为:
MASLength=kx0,k大于等于4,小于等于6;
MASHeight=2×A2×h/L;A2是指钢板圆头的形状函数中,圆头的最大值;x0是指钢板圆头的形状函数中,对应二分之一A2处的钢板宽度方向的坐标;
其中,x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18,
A2=-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424,
MASLength—头部狗骨长度或直角三角形的长度,
MASHeight——头部狗骨高度或直角三角形的高度,
L——展宽轧制前的钢板长度,
h——成品钢板厚度,
Rl——钢板伸长比,展宽轧制前钢板长度/成品钢板长度,
Rb——钢板展宽比,成品钢板宽度/坯料宽度。
2.如权利要求1所述的中厚板展宽阶段的板型控制方法,其特征在于,k=5。
3.如权利要求2所述的中厚板展宽阶段的板型控制方法,其特征在于,使用钢板的材质为Q235B进行展宽轧制,展宽轧制前,钢板长度L=2668mm;成品钢板厚度h=16mm,钢板伸长比Rl=7.59,钢板展宽比Rb=1.73,x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+7.59-0.43+(7.59/1.73)2.18=85.54,
A2=-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424
=-290+0.68×(7.59)1.414+249×(7.59/1.73)0.424=188.06,
则:MASLength=5x0=5×85.54=428mm,
MASHeight=2×A2×h/L=2×188.06×16/2668=2.25mm。
4.如权利要求2所述的中厚板展宽阶段的板型控制方法,其特征在于,使用钢板的材质为Q235B进行展宽轧制,展宽轧制前,L=2320mm,成品钢板厚度h=12mm,钢板伸长比Rl=9.63,钢板展宽比Rb=1.73,则:
x0=60+(Rl)-0.43+(Rl/Rb)2.18=60+9.63-0.43+(9.63/1.73)2.18=102.58,
A2=-290+0.68×(Rl)1.414+249×(Rl/Rb)0.424
=-290+0.68×(9.63)1.414+249×(9.63/1.73)0.424=242.34,
则:MASLength=5x0=5×102.58=513mm,
MASHeight=2×A2×h/L=2×242.34×12/2320=2.51mm。
5.如权利要求2所述的中厚板展宽阶段的板型控制方法,其特征在于,所述中厚板展宽阶段的板型控制方法采用厚度自动控制系统控制液压的压下,狗骨量自动设定模型计算时间为0.001s,液压压下的反应速度为20mm/s。
6.如权利要求1所述的中厚板展宽阶段的板型控制方法,其特征在于,所述中厚板展宽阶段的轧制速度为15r/min。
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CN201410414398.3A CN104148405B (zh) | 2014-08-21 | 2014-08-21 | 中厚板展宽阶段的板型控制方法 |
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